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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Steuern eines
variablen Ventilbetätigungsmechanismus,
der die Betriebseigenschaften eines Motorventils variiert.
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Die
ungeprüfte
japanische Patentveröffentlichung
Nr. 11-82073 gibt
einen Verbrennungsmotor mit einer Einrichtung zum Einstellen einer
Phasendifferenz einer Nockenwelle in Bezug auf eine Kurbelwelle
sowie eine Vorrichtung zum variablen Steuern der Ventilzeit an,
bei der eine maximale Verzögerungsposition
der Nockenwelle gelernt wird, wenn ein Ziel einer Beschleunigungspositionsgröße in der
Nockenwelle auf null gesetzt wird.
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Die
ungeprüfte
japanische Patentveröffentlichung
Nr. 2000-8894 gibt
einen Motor mit einem Solenoid-betriebenen Ventil, wobei das Motorventil durch
eine Solenoidspule betrieben wird, sowie eine Steuervorrichtung
an, in der ein Ausgabewert eines Hubsensors als Wert in Entsprechung
zu einer Bezugsposition gelernt wird, wenn das Motorventil zum Zeitpunkt
des Startens des Motors gestoppt wird.
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Wie
zuvor beschrieben, wird bei dem herkömmlichen Mechanismus zum variablen
Betätigen eines
Motorventils, d.h. bei dem herkömmlichen
variablen Ventilbetätigungsmechanismus
die Bezugsposition unter der Bedingung gelernt, dass der variable Ventilbetätigungsmechanismus
auf der Basis einer Anforderung einer Motorbetriebsbedingung zu
einer Bezugsposition gesteuert wird.
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Dementsprechend
tritt das Problem auf, dass die Lernbedingung auf einen bestimmten
Betriebszustand beschränkt
ist und deshalb kaum eine ausreichende Lernfrequenz sichergestellt
werden kann.
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Wenn
der variable Ventilbetätigungsmechanismus
zwingend zu der Bezugsposition bewegt wird, tritt keine Beschränkung der
Lernbedingung auf.
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Wenn
der variable Ventilbetätigungsmechanismus
jedoch zwingend zu der Bezugsposition bewegt wird, ändert sich
die Einlassluftmenge des Motors aufgrund der veränderten Betriebseigenschaften des
Motorventils. Deshalb unterscheidet sich das von einem Fahrer angeforderte
Motordrehmoment von dem tatsächlichen
Motordrehmoment.
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Dementsprechend
ist es bei dem herkömmlichen
variablen Ventilbetätigungsmechanismus
praktisch unmöglich,
dass das Lernen durchgeführt
wird, während
der variable Ventilbetätigungsmechanismus zwingend
zu der Bezugsposition bewegt wird.
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Angesichts
der oben geschilderten Probleme ist es eine Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, eine verbesserte Steuertechnik für einen variablen Ventilbetätigungsmechanismus
in einem Motor anzugeben, wobei eine Beeinträchtigung des Motorbetriebs in
Verbindung mit dem Lernen der Bezugsposition des variablen Ventilbetätigungsmechanismus
verhindert wird und die Lernfrequenz der Bezugsposition erhöht wird.
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Um
die oben genannte Aufgabe zu lösen, gibt
die vorliegende Erfindung eine Steuertechnik für einen variablen Ventilbetätigungsmechanismus
eines Motors an, der den variablen Ventilbetätigungsmechanismus zu einer
Bezugsposition steuert, wobei wenn das Ergebnis der Erfassung einer
Betriebseigenschaft eines Motorventils während des Steuerns gelernt
wird, andere Motorsteuergrößen als
die Betriebseigenschaft des Motorventils in Übereinstimmung mit einem angeforderten
Motordrehmoment gesteuert werden.
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Weitere
Aufgaben und Merkmale der Erfindung werden durch die folgende Beschreibung
mit Bezug auf die beigefügten
Zeichnungen verdeutlicht.
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1 ist
eine perspektivische Ansicht, die einen variablen Ventilbetätigungsmechanismus
gemäß einer
Ausführungsform
zeigt.
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2 ist
eine Schnittansicht, die einen variablen Betriebswinkel-Steuermechanismus
von 1 zeigt.
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3 ist
eine Schnittansicht, die einen variablen Phasensteuermechanismus
von 1 zeigt.
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4 ist
ein Flussdiagramm, das eine Ausführungsform
zeigt, bei der die Position des minimalen Hubs gelernt wird, während eine
Drosselöffnung korrigiert
wird.
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5 ist
eine Flussdiagramm, das eine Ausführungsform zeigt, bei der die
Position des maximalen Hubs gelernt wird, während die Drosselöffnung korrigiert
wird.
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6 ist
ein Flussdiagramm, das eine Ausführungsform
zeigt, bei der die Position des minimalen Hubs gelernt wird, während die
Zündzeit
korrigiert wird.
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7 ist
ein Flussdiagramm, das eine Ausführungsform
zeigt, bei der die Position des maximalen Hubs gelernt wird, während die
Zündzeit
korrigiert wird.
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8 ist
ein Flussdiagramm, das eine Ausführungsform
zeigt, bei der die Position des minimalen Hubs gelernt wird, während eine
Kraftstoffeinspritzmenge korrigiert wird.
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9 ist
ein Flussdiagramm, das eine Ausführungsform
zeigt, bei der die Position des maximalen Hubs gelernt wird, während die
Kraftstoffeinspritzgröße korrigiert
wird.
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1 zeigt
einen variablen Ventilbetätigungsmechanismus
und eine Steuervorrichtung für denselben
gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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Ein
Motor (Benzin-Verbrennungsmotor), an dem der variable Ventilbetätigungsmechanismus
der Ausführungsform
montiert ist, ist mit einem Paar von Einlassventilen 2 für jeden
Zylinder versehen.
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An
einem Teil über
den Einlassventilen 2 ist eine Einlassantriebswelle 3 drehbar
in einer Richtung ausgerichtet, in der eine Reihe von Zylindern
angeordnet sind. Die Einlassantriebswelle 3 wird durch eine
Kurbelwelle (nicht gezeigt) gedreht.
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Die
Einlassantriebswelle 3 ist mit Schwingnocken 4 versehen,
die relativ zu der Antriebswelle 3 gedreht werden, um in
Kontakt mit den Ventilhebern 2a der Einlassventile 2 gehalten
zu werden, damit die entsprechenden Schwingnocken 4 über die
Ventilheber 2a ein Öffnen
und Schließen
von entsprechenden Einlassventilen 2 veranlassen.
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Ein
variabler Betriebswinkel-Steuermechanismus 10 ist zwischen
der Eingangsantriebswelle 3 und jeweils den Schwingnocken 4 vorgesehen,
um den Betriebswinkel und die Ventilhubgröße der Einlassventile 2 kontinuierlich
zu ändern.
Es ist zu beachten, dass in 1 der Deutlichkeit
halber nur ein variabler Betriebswinkel-Steuermechanismus 10 für eines
aus dem Paar von Einlassventilen 2 gezeigt wird, wobei
tatsächlich
ein weiterer variabler Betriebswinkel-Steuermechanismus 10 für das andere aus
dem Paar von Einlassventilen 2 vorgesehen ist.
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Variable
Phasensteuermechanismen 20 sind an einem Endteil der Einlassantriebswelle 3 angeordnet.
Die variablen Phasensteuermechanismen 20 verändern kontinuierlich
eine zentrale Phase des Betriebswinkels jedes Einlassventils 2,
indem sie eine Drehphase der Einlassantriebswelle 3 relativ
zu der Kurbelwelle ändern.
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Wie
in 1 und 2 gezeigt, umfasst der variable
Betriebswinkel-Steuermechanismus 10 einen kreisrunden Antriebsnocken 11,
eine ringförmige Verbindung 12,
eine Steuerwelle 13, einen kreisrunden Steuernocken 14,
einen Schwingarm 15 und eine stangenförmige Verbindung 16.
Der Antriebsnocken 11 ist an der Einlassantriebswelle 3 exzentrisch zu
der Einlassantriebswelle 3 montiert. Der Antriebsnocken 11 ist
weiterhin mit einer ringförmigen Verbindung 12 versehen,
die relativ zu dem Antriebsnocken 11 gedreht werden kann.
Die Steuerwelle 13 erstreckt sich in der Richtung der Zylinderreihe
im wesentlichen parallel zu der Einlassantriebswelle 3.
Der Steuernocken 14 ist an der Steuerwelle 13 exzentrisch
zu der Steuerwelle 13 montiert. Der Steuernocken 14 ist
mit einem Schwingarm 15 versehen, der relativ zu dem Steuernocken 14 gedreht werden
kann, wobei ein Ende des Schwingarms 15 mit einem Ende
der ringförmigen
Verbindung 12 verbunden ist. Die stangenförmige Verbindung 16 ist
mit dem anderen Ende des Schwingarms 15 und des Schwingnockens 4 verbunden.
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Die
Steuerwelle 13 wird durch den Motor 17 innerhalb
eines vorbestimmten Steuerbereichs über ein Getriebe 18 gedreht.
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Wenn
bei der oben beschriebenen Konfiguration die Einlassantriebswelle 3 in
Verbindung mit der Kurbelwelle gedreht wird, wird die ringförmige Verbindung 12 über den
Antriebsnocken 11 allgemein zu einer Translationsbewegung
angetrieben, wobei auch der Schwingarm 15 um eine Achse
des Steuernockens 14 geschwungen wird. Dadurch können die
Schwingnocken 4 über
die stangenförmige Verbindung 16 geschwungen
werden, um die Einlassventile 2 zu öffnen und zu schließen.
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Die
Achse des Steuernockens 14, die dem Zentrum des Schwingarms 15 entspricht,
wird verändert,
um die Haltung der Schwingnocken 4 zu ändern, wenn der Drehwinkel
der Steuerwelle 13 durch den Motor 17 geändert wird.
Deshalb werden der Betriebswinkel und die Ventilhubgröße jedes
Einlassventils 2 kontinuierlich geändert, während die zentrale Phase des Betriebswinkels
jedes Einlassventils 2 im wesentlichen konstant gehalten
wird.
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3 zeigt
einen variablen Phasensteuermechanismus 20.
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Der
variable Phasensteuermechanismus 20 umfasst einen ersten
Drehkörper 21,
einen zweiten Drehkörper 22 und
ein zylindrisches Zwischenzahnrad 23. Der erste Drehkörper 21 ist
mit einem Zahnrad 25 verbunden, das synchron mit der Kurbelwelle gedreht
wird, wobei der erste Drehkörper 21 einstückig mit
dem Zahnrad 25 gedreht wird. Der zweite Drehkörper 22 ist
an einem Ende der Einlassantriebswelle 3 durch Schrauben 22a fixiert,
und der zweite Drehkörper 22 wird
einstückig
mit der Einlassantriebswelle 3 gedreht. Das Zwischenzahnrad 23 ist über innere
und äußere Spiralkeile 26 mit
einer Innenumfangsfläche
des ersten Drehkörpers 21 und
einer Außenumfangsfläche des
zweiten Drehkörpers 22 verbunden.
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Eine
Trommel 27 ist über
eine mit einem Dreifachgewinde 28 versehene Schraube mit
dem Zwischenzahnrad 28 verbunden, und eine Torsionsfeder 29 ist über den
dazwischen angeordneten Drehkörper 21 zwischen
der Trommel 27 und dem Zwischenzahnrad 23 eingefügt.
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Das
Zwischenzahnrad 23 wird durch die Torsionsfeder 29 in
einer Richtung zu einer Verzögerungswinkelposition
(nach links in 3) vorgespannt. Wenn eine Spannung
an der elektromagnetischen Verzögerungseinrichtung 24 angelegt
wird, um eine Magnetkraft zu erzeugen, wird das Zwischenzahnrad 23 über die
Trommel 27 und die Dreifachgewindeschraube 28 in einer
Richtung zu einer Beschleunigungswinkelposition (nach rechts in 3) bewegt.
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Die
relative Phase zwischen den Drehkörpern 21 und 22 wird
verändert,
um die Phase der Einlassantriebswelle 3 in Bezug auf die
Kurbelwelle in Übereinstimmung
mit einer Position in einer Axialrichtung des Zwischenzahnrads 23 zu ändern.
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Der
Motor 27 und die elektromagnetische Verzögerungseinrichtung 24 werden
durch Steuersignale aus einer Motorsteuereinheit (ECU) 30 in Übereinstimmung
mit einem Motorbetriebszustand gesteuert.
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Entsprechende
Erfassungssignale werden von verschiedenen Sensoren zu der Motorsteuereinheit 30 eingegeben,
die einen Mikrocomputer umfasst.
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Beispiele
für verschiedene
Sensoren können einen
Antriebswellensensor 31, einen Winkelsensor 32,
einen Kurbelwinkelsensor 33, einen Luftflussmesser 34 und
einen Beschleunigungssensor 35 umfassen. Der Antriebswellensensor 31 gibt
an einer vorbestimmten Drehwinkelposition der Einlassventilwelle 3 ein
Erfassungsimpulssignal aus. Der Winkelsensor 32 ist ein
Potentiometer, das den Drehwinkel der Steuerwelle 13 kontinuierlich
erfasst. Der Kurbelwinkelsensor 33 gibt jedes Mal, wenn
die Kurbelwelle um einen vorbestimmten Winkel (von zum Beispiel 10
Grad) gedreht wird, ein Erfassungsimpulssignal aus. Ein Luftflussmesser 34 erfasst
eine Einlassluftflussmenge des Motors. Ein Gaspedalsensor 35 erfasst
den Betätigungsgrad
eines Gaspedals (nicht gezeigt).
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Die
Motorsteuereinheit 30 betreibt und steuert den variablen
Betriebswinkel-Steuermechanismus 10 und den variablen Phasensteuermechanismus 20,
die einen variablen Ventilbetätigungsmechanismus
bilden, auf der Basis der Erfassungssignale aus den oben genannten
Sensoren. Die Motorsteuereinheit 30 steuert das Öffnen des
vor den Einlassventilen 2 angeordneten elektronischen Drosselventils 36,
den Zeitpunkt der Zündung
durch die Zündungseinrichtung 37 sowie
die Menge und den Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung durch das
Kraftstoffeinspritzventil 38.
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Bei
dem variablen Betriebswinkel-Steuermechanismus 10 können eine
Hubgröße und ein
Betriebswinkel jedes Einlassventils 2 anhand des Drehwinkels
der Steuerwelle 13 erfasst werden, der durch den Winkelsensor 32 erfasst
wird.
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Die
Motorsteuereinheit 30 regelt den variablen Betriebswinkel-Steuermechanismus 10 derart, dass
der Drehwinkel der Steuerwelle 13 mit dem durch den Betriebszustand
des Motors angeforderten Zielwert übereinstimmt.
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Dabei
verursachen jedoch eine Variation in der Ausgabekennlinie des Winkelsensors 32,
eine Variation in der Befestigungsposition des Winkelsensors 32 und ähnliches
eine Variation in der Korrelation zwischen der Ausgabe aus dem Winkelsensor 32 und
dem Winkel der Steuerwelle 13.
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Wenn
eine Variation in der Korrelation zwischen der Ausgabe aus dem Winkelsensor 32 und dem
Winkel der Steuerwelle 13 auftritt, wird die Erfassungsgenauigkeit
des Drehwinkels der Steuerwelle 13 auf der Basis der Ausgabe
aus dem Winkelsensor 32 reduziert. Daraus resultiert, dass
die Hubgröße und der
Betriebswinkel der Einlassventile 2 nicht korrekt zu ihren
Zielwerten gesteuert werden können.
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Deshalb
lernt die Motorsteuereinheit 30 die Ausgabe des Winkelsensors 32,
wenn die Steuerwelle 13 an einer Bezugsdrehposition angetrieben
wird, wobei die Motorsteuereinheit 30 die Erfassungskennlinie
des Drehwinkels der Steuerwelle 13, der auf der Basis der
Ausgabe aus dem Winkelsensor 32 erfasst wurde, auf der
Basis des Lernergebnisses korrigiert.
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Die
Drehung der Steuerwelle 13 wird jeweils durch Stopper reguliert,
die auf der Seite des maximalen Hubs und der Seite des minimalen
Hubs jedes Einlassventils 2 vorgesehen sind. Die Motorsteuereinheit 30 lernt
also die Ausgabe des Winkelsensors 32 jeweils in einem
Zustand, in dem die Steuerwelle 13 in Kontakt mit dem Stopper
auf der Seite des maximalen Hubs kommt, und in einem Zustand, in
dem die Steuerwelle 13 in Kontakt mit dem Stopper auf der
Seite des minimalen Hubs kommt.
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4 ist
ein Flussdiagramm, das die Lernsteuerung der minimalen Hubposition
zeigt.
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In
Schritt S1 wird bestimmt, ob eine Lernbedingung auf der Seite des
minimalen Hubs erfüllt wird.
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Bezüglich der
Erfüllung
der Lernbedingung auf der Seite des minimalen Hubs wird bestimmt,
ob die folgenden Bedingungen gelten:
- (1) Motordrehgeschwindigkeit ≤ vorbestimmter Wert
A1,
- (2) Gaspedalbetätigung ≤ vorbestimmter
Wert B1,
- (3) die Änderung
der Motordrehgeschwindigkeit und der Gaspedalbetätigung pro Zeiteinheit ist nicht
größer als
ein vorbestimmter Wert C, und
- (4) der variable Betriebswinkel-Steuermechanismus 10,
der variable Phasensteuermechanismus 20 und das elektronisch
gesteuerte Drosselventil 36 werden normal betrieben.
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Die
Bedingungen (1) und (2) bestimmen einen Betriebsbereich mit einer
niedrigen Last und einer niedrigen Drehgeschwindigkeit, in dem der
Betrieb mit dem minimalen Hub durchgeführt werden kann. Die Bedingung
(3) bestimmt einen stabilen Zustand, in dem die Änderung der Luftmenge gering
ist.
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Die
Bedingung (4) ist als eine Lernbedingung gesetzt, weil das Lernen
und die Drehmomentkorrektursteuerung zum Einstellen des Drehmoments
nur dann durchgeführt
werden können,
wenn die Einrichtungen nicht normal betrieben werden.
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Wenn
in dem Flussdiagramm von 4 die Lernbedingung auf der
Seite des minimalen Hubs erfüllt
wird, wird von Schritt S1 zu Schritt S2 fortgeschritten.
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In
Schritt S2 wird der Zielwert in dem variablen Betriebswinkel-Steuermechanismus 10 zwingend auf
die minimale Hubgröße gesetzt
und wird eine Regelung durchgeführt.
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In
Schritt S3 wird bestimmt, ob der durch den Winkelsensor 32 erfasste
Drehwinkel der Steuerwelle 13 in einem vorbestimmten Bereich
liegt, in dem das Lernen auf der Seite des minimalen Hubs durchgeführt werden
kann.
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Wenn
das Erfassungsergebnis des Winkelsensors 32 den beschriebenen
Bereich erreicht, in dem das Lernen durchgeführt werden kann, wird zu Schritt
S11 fortgeschritten, wo das Lernen auf der Seite des minimalen Hubs
durchgeführt
wird.
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Bei
dem Lernen auf der Seite des minimalen Hubs wird der Zustand, in
dem die Steuerwelle 13 zu der minimalen Hubgröße gesteuert
wird, für
eine vorbestimmte Zeit erhalten, um eine Differenz zwischen einer
zuvor gesetzten Sensorausgabe für
den minimalen Hub und der Ausgabe aus dem Winkelsensor 32 zu
diesem Zeitpunkt zu erhalten. Ein gewichteter Durchschnittswert
des vorausgehenden Lernwerts für
die Seite des minimalen Hubs und die in Schritt S11 erhaltene aktuelle
Differenz werden aktualisiert und als neuer Lernwert für die Seite
des minimalen Hubs gespeichert.
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Der
Lernwert für
die Seite des minimalen Hubs gibt die tatsächliche Korrelation in Bezug
auf eine Bezugskorrelation (einen Entwurfswert) zwischen der Ausgabe
aus dem Winkelsensor 32 und der Steuerwelle 13 in
der Form einer Variation in der Sensorausgabe bei der minimalen
Hubgröße an.
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Bei
dem Lernen auf der Seite des minimalen Hubs wird also der Zustand,
in dem die Steuerwelle 13 zwingend zu der minimalen Hubgröße gesteuert wird,
für die
vorbestimmte Zeitspanne erhalten. Wenn jedoch das Motordrehmoment
durch das zwingende Vermindern der Hubgröße gesenkt wird, verschlechtert
sich die Motorbetriebseigenschaft. Deshalb wird der Motorsteuerprozess
nach dem Schritt S4 parallel zu dem Lernprozess von Schritt S11 durchgeführt.
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In
Schritt S4 wird das durch einen Fahrer angeforderte Motordrehmoment
anhand der Betätigung des
Gaspedals erfasst und wird ein Prozess zum Erhalten einer erforderlichen
Luftmenge in Entsprechung zu dem angeforderten Motordrehmoment durchgeführt.
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In
Schritt S5 werden die durch den Luftflussmesser 34 erfasste
Luftflussmenge und die in Schritt S4 erhaltene angeforderte Luftmenge
miteinander verglichen. Wenn die Einlassluftmenge im wesentlichen
gleich der angeforderten Luftmenge ist, wird bestimmt, dass kein
Prozess zum Korrigieren der Einlassluftmenge erforderlich ist, und
wird die Routine beendet.
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Wenn
dagegen eine Abweichung von nicht niedriger als einem vorbestimmten
Wert zwischen der durch den Luftflussmesser 34 erfassten
Einlassluftmenge und der in Schritt S4 erhaltenen angeforderten
Luftmenge vorhanden ist, wird mit Schritt S6 fortgeschritten.
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In
Schritt S6 wird bestimmt, ob die durch den Luftflussmesser 34 erfasste
Einlassluftmenge kleiner als die in Schritt S4 erhaltene angeforderte
Luftmenge ist.
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Wenn
die durch den Luftflussmesser 34 erfasste Einlassluftmenge
nämlich
kleiner als die in Schritt S4 erhaltene angeforderte Luftmenge ist
und das tatsächliche
Drehmoment in Bezug auf das angeforderte Drehmoment vermindert wird,
wird mit Schritt S7 fortgeschritten.
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In
Schritt S7 wird bestimmt, ob die Drosselöffnung vollständig geöffnet ist
oder nicht.
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Wenn
die Drosselöffnung
nicht vollständig geöffnet ist,
wird die Drosselöffnung
erhöhend
korrigiert, um die fehlende Lufteinlassmenge zu kompensieren. Deshalb
wird mit Schritt S8 fortgeschritten, wo die Zielöffnung des elektronisch gesteuerten
Drosselventils 36 um einen vorbestimmten Wert α1 erhöht wird.
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Die
durch die erzwungene Steuerung der Steuerwelle 13 mit der
minimalen Hubmenge verursachte Verminderung der Einlassluftmenge
kann also kompensiert werden, um eine Verschlechterung der Motorbetriebseigenschaft
zu verhindern.
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Wenn
dagegen in Schritt S7 bestimmt wird, dass die Drosselöffnung in
vollständig
geöffnet
ist, wird mit Schritt S10 fortgeschritten, weil die Einlassluftmenge
nicht durch eine Erhöhung
der Drosselöffnung
erhöht
werden kann. In Schritt S10 wird die Korrektur durchgeführt, indem
der Zielwert der Beschleunigungswinkelposition um einen vorbestimmten
Wert α2
in dem variablen Phasensteuerungsmechanismus 20 vermindert
wird und die Schließzeit des
Einlassventils 2 vor dem unteren Einlasstotpunkt verzögert wird.
Dadurch wird eine Erhöhung
der Einlassluftmenge erreicht.
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Bei
der vorstehenden Beschreibung wird angenommen, dass die Einlassluftmenge
durch die so genannte frühe
Schließsteuerung
vor dem unteren Einlasstotpunkt vermindert wird. Wenn dagegen die Einlassluftmenge
des Motors vermindert wird, indem die Schließzeit des Einlassventils 2 nach
dem unteren Einlasstotpunkt verzögert
wird, kann die Einlassluftmenge erhöht werden, indem die Schließzeit des Einlassventils 2 derart
zu der beschleunigten Position verändert wird, dass die Schließzeit des
Einlassventils 2 nach zu dem unteren Totpunkt gebracht wird.
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Wenn
in Schritt S6 bestimmt wird, das die durch den Luftflussmesser 34 erfasste
Einlassluftmenge nicht niedriger als die in Schritt S4 erhaltene angeforderte
Luftmenge ist, geht der Fluss zu Schritt S9.
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In
Schritt S9 wird die Einlassluftmenge, die größer als das angeforderte Drehmomentäquivalent ist,
vermindert, um das angeforderte Motordrehmoment zu erzeugen, indem
die Zielöffnung
des elektronischen Drosselventils 36 um den vorbestimmten Wert α1 vermindert
wird.
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Wenn
also die Steuerwelle 13 erzwungen zu der minimalen Hubgröße gesteuert
wird, um das Lernen an der Position des minimalen Hubs durchzuführen, werden
das elektronisch gesteuerte Drosselventil 36 und/oder der
variable Phasensteuermechanismus 20 gesteuert, um die dem
angeforderten Motordrehmoment entsprechende Einlassluftmenge sicherzustellen,
damit das angeforderte Motordrehmoment auch dann erhalten wird,
wenn die Einlassluftmenge durch die Änderung der Hubgröße des Einlassventils 2 verändert wird.
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5 ist
ein Flussdiagramm, das das Lernen an der Position des maximalen
Hubs zeigt. Der Ablauf des Lernprozesses ist grundsätzlich ähnlich wie bei
dem oben beschriebenen Lernen an der Position des minimalen Hubs.
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In
Schritt S21 wird in Bezug auf die Erfüllung der Lernbedingung auf
der Seite des maximalen Hubs bestimmt, ob die folgenden Bedingungen
gelten:
- (1) Motordrehgeschwindigkeit ≥ vorbestimmter Wert
A2 (> A1),
- (2) Gaspedalbetätigung ≥ vorbestimmter
Wert B2 (> B1),
- (3) die Änderung
in der Motordrehgeschwindigkeit und der Gaspedalbetätigung ist
nicht größer als eine
vorbestimmte Größe C, und
- (4) der variable Betriebswinkel-Steuermechanismus 10,
der variable Phasensteuermechanismus 20 und das elektronisch
gesteuerte Drosselventil 36 werden normal betrieben.
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Die
Bedingungen (1) und (2) sorgen für
eine Bestimmung eines Betriebsbereichs mit hoher Last und hoher Drehgeschwindigkeit,
in dem der Betrieb mit dem maximalen Hub durchgeführt werden
kann.
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Wenn
die Lernbedingung auf der Seite des maximalen Hubs erfüllt wird,
wird mit Schritt S22 fortgeschritten. In Schritt S22 wird das Ziel
auf den maximalen Hub gesetzt, um die Regelung des variablen Betriebswinkel-Steuermechanismus 10 durchzuführen.
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In
Schritt S23 wird bestimmt, ob der durch den Winkelsensor 32 erfasste
Drehwinkel der Steuerwelle 13 innerhalb eines vorbestimmten
Bereichs liegt, in dem das Lernen auf der Seite des maximalen Hubs
durchgeführt
werden kann.
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Wenn
die Hubgröße des Einlassventils 2 den Bereich
erreicht, in dem das Lernen auf der Seite des maximalen Hubs durchgeführt werden
kann, wird zu Schritt S41 fortgeschritten. In Schritt S41 wird das Lernen
auf der Seite des maximalen Hubs durchgeführt.
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Bei
dem Lernen auf der Seite des maximalen Hubs wird der Zustand, in
dem die Steuerwelle 13 zu der maximalen Hubgröße gesteuert
wird, für
eine vorbestimmte Zeitdauer erhalten und wird eine Differenz zwischen
einer zuvor gesetzten Sensorausgabe bei maximalem Hub und der aktuellen
Ausgabe aus dem Winkelsensor 32 erhalten. Der gewichtete
Durchschnittswert des vorausgehenden Lernwerts auf der Seite des
maximalen Hubs und der in Schritt S41 bestimmten aktuellen Abweichung
wird aktualisiert und als neuer Lernwert auf der Seite des maximalen Hubs
gespeichert.
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Der
Lernwert auf der Seite des maximalen Hubs gibt die tatsächliche
Korrelation in Bezug auf die Bezugskorrelation zwischen der Ausgabe
des Winkelsensors 32 und der Steuerwelle 13 in
der Form einer Variation in der Sensorausgabe an der Position des
maximalen Hubs an.
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Die
tatsächliche
Sensorausgabekennlinie, die sich linear von der tatsächlichen
Ausgabe an der Position des minimalen Hubs zu der tatsächlichen Ausgabe
an der Position des maximalen Hubs ändert, kann gesetzt werden,
indem die Bezugskorrelation auf der Basis des Lernwerts auf der
Seite des minimalen Hubs und des Lernwerts auf der Seite des maximalen
Hubs korrigiert wird, wobei die tatsächliche Hubgröße auch
dann mit großer
Genauigkeit erfasst werden kann, wenn eine Variation des Sensors gegeben
ist.
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Die
Korrektursteuerung für
die Einlassluftmenge wird nach Schritt S24 in Übereinstimmung mit der erzwungenen
Steuerung der Steuerwelle 13 bei maximaler Hubgröße durchgeführt.
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In
Schritt S24 wird die erforderliche Luftmenge in Übereinstimmung mit dem angeforderten
Motordrehmoment bestimmt.
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In
Schritt S25 werden die durch den Luftflussmesser 34 erfasste
Einlassluftmenge und die in Schritt S24 bestimmte erforderliche
Luftmenge miteinander verglichen. Wenn die Einlassluftmenge im wesentlichen
gleich der erforderlichen Luftmenge ist, wird bestimmt, dass der
Prozess zum Korrigieren der Einlassluftmenge nicht erforderlich
ist, und die Routine wird beendet.
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Wenn
dagegen eine Abweichung von nicht weniger als einem vorbestimmten
Wert zwischen der durch den Luftflussmesser 34 erfassten
Einlassluftmenge und der in Schritt S24 bestimmten erforderlichen
Luftmenge vorhanden ist, wird mit Schritt S26 fortgeschritten.
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In
Schritt S26 wird bestimmt, ob die durch den Luftflussmesser 34 bestimmte
Einlassluftmenge nicht geringer als die in Schritt S24 erhaltene
erforderliche Einlassluftmenge ist.
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Wenn
die durch den Luftflussmesser 34 erfasste Einlassluftmenge
nicht geringer als die in Schritt S24 erhaltene erforderliche Luftmenge
ist und das tatsächliche
Drehmoment im Vergleich zu dem angeforderten Motordrehmoment erhöht wird,
geht der Fluss zu Schritt S27.
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In
Schritt S27 wird bestimmt, ob die Drosselöffnung einen minimalen Wert
annimmt oder nicht.
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Wenn
die Drosselöffnung
nicht vollständig geschlossen
ist, wird die Drosselöffnung
vermindernd korrigiert, wodurch eine mit der Erhöhung der Luftmenge verbundenen
Erhöhung
der Einlassluftmenge ausgeglichen wird. Es wird mit Schritt S28 fortgeschritten,
wo die Zielöffnung
des elektronisch gesteuerten Drosselventils 36 um den vorbestimmten
Wert α1
vermindert wird.
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Dementsprechend
kann die durch die erzwungene Steuerung der Steuerwelle 13 mit
der maximalen Hubgröße verursachte
Erhöhung
der Einlassluftmenge ausgeglichen werden, um eine Verschlechterung
der Betriebseigenschaft zu verhindern.
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Wenn
dagegen in Schritt S27 bestimmt wird, dass die Drosselöffnung vollständig geschlossen
ist, wird mit Schritt S30 fortgeschritten, weil die Einlassluftmenge
nicht durch das Vermindern der Drosselöffnung vermindert werden kann.
in Schritt S30 wird eine Korrektur durchgeführt, indem der Zielwert der Beschleunigungsposition
um den vorbestimmten Wert α2
in dem variablen Phasensteuermechanismus 20 erhöht wird,
wobei die Einlassluftmenge vermindert werden kann, indem die Schließzeit des
Einlassventils 2 vor dem unteren Einlasstotpunkt zu der Beschleunigungswinkelposition
verändert
wird.
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Wenn
in Schritt S26 bestimmt wird, dass die durch den Luftflussmesser 34 erfasste
Einlassluftmenge geringer als die in Schritt S24 erhaltene erforderliche
Luftmenge ist, wird mit Schritt S29 fortgeschritten.
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In
Schritt S29 wird die Einlassluftmenge, die kleiner als das angeforderte
Drehmomentäquivalent ist,
erhöht,
um das angeforderte Motordrehmoment durch eine Vergrößerung der
Zielöffnung
des elektronisch gesteuerten Drosselventils 36 um den vorbestimmten
Wert α1
zu erzeugen.
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Wenn
also die Steuerwelle 13 erzwungen mit der maximalen Hubgröße gesteuert
wird, um das Lernen an der Position des maximalen Hubs durchzuführen, werden
das elektronisch gesteuerte Drosselventil 36 und/oder der
variable Phasensteuermechanismus 20 gesteuert, um eine
Einlassluftmenge in Entsprechung zu dem angeforderten Drehmoment sicherzustellen,
damit das angeforderte Motordrehmoment auch dann erhalten wird,
wenn die Einlassluftmenge durch eine Änderung in der Hubgröße jedes
Einlassventils 2 geändert
wird.
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Um
in der vorstehenden Ausführungsform die
Position des minimalen Hubs und die Position des maximalen Hubs
zu lernen, wird die mit der Änderung des
Zielhubs assoziierte Änderung
des Motordrehmoments durch die Korrektur der Einlassluftmenge durch
das elektronisch gesteuerte Drosselventil 36 und den variablen
Phasensteuermechanismus 20 ausgeglichen. Die Änderung
des Motordrehmoments kann auch unterdrückt werden, indem die Beschleunigungsposition
und die Verzögerungsposition
des Zündzeitpunkts
korrigiert werden.
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6 ist
ein Flussdiagramm, das eine Ausführungsform
zeigt, in der die Änderung
des Motordrehmoments durch die Korrektur der Zündzeit unterdrückt wird,
während
die Position des minimalen Hubs gelernt wird.
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In
dem Flussdiagramm von 6 sind die Prozesse in Schritt
S1 bis Schritt S6 und Schritt S11 jeweils den Prozessen in Schritt
S1 bis Schritt S6 und Schritt S11 des Flussdiagramms von 4 ähnlich.
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Wenn
in Schritt S6 bestimmt wird, dass die durch den Luftflussmesser 34 erfasste
Einlassluftmenge geringer als die in Schritt S4 erhaltene erforderliche
Luftflussmenge ist, wird mit Schritt S101 fortgefahren.
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In
Schritt S101 wird eine Beschleunigungswinkelpositions-Korrekturgröße β1 der Zündzeit,
die das Motordrehmoment durch ein Kompensieren der Einlassluftmenge
zum Erhöhen
des Motordrehmoments korrigiert, auf der Basis einer Differenz zwischen
der durch den Luftflussmesser 34 erfassten Einlassluftmenge
und der in Schritt S4 erhaltenen angeforderten Luftmenge gesetzt.
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In
Schritt S102 wird die Zündzeit
um die Beschleunigungswinkelpositions-Korrekturgröße β1 zu der
Beschleunigungswinkelposition korrigiert, die das Motordrehmoment
erhöht.
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Wenn
dagegen in Schritt S6 bestimmt wird, dass die durch den Luftflussmesser 34 erfasste
Einlassluftmenge nicht geringer als die in Schritt S4 erhaltene
erforderliche Luftmenge ist, wird mit Schritt S103 fortgeschritten.
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In
Schritt S103 wird eine Verzögerungswinkelpositions-Korrekturgröße β1 der Zündzeit,
die das Motordrehmoment durch Ausgleichen der Erhöhung der
Einlassluftmenge zur Verminderung des Motordrehmoments korrigiert,
auf der Basis einer Differenz zwischen der durch den Luftflussmesser 34 erfassten Einlassluftmenge
und der in Schritt S4 erhaltenen erforderlichen Luftmenge gesetzt.
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In
Schritt S104 wird die Zündzeit
um die Verzögerungswinkelpositions-Korrekturgröße β1 zu der Verzögerungswinkelposition
hin korrigiert, um das Motordrehmoment zu vermindern.
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7 ist
ein Flussdiagramm, das eine Ausführungsform
zeigt, in der eine Änderung
des Motordrehmoments durch die Korrektur der Zündzeit unterdrückt wird,
während
die Position des maximalen Hubs gelernt wird.
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In
dem Flussdiagramm von 7 sind die Prozesse in den Schritt
S21 bis Schritt S26 und Schritt S41 jeweils den Prozessen in Schritt
S21 bis S26 und Schritt S41 des Flussdiagramms von 5 ähnlich.
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In
Schritt S201 bis Schritt S104 kann ähnlich wie in Schritt S101
bis Schritt S104 des Flussdiagramms von 6 eine mit
dem Lernen der Position des maximalen Hubs assoziierte Änderung
des Motordrehmoments unterdrückt
werden, indem die Beschleunigungsposition und die Verzögerungsposition der
Zündzeit
um die Korrekturgröße β1 in Übereinstimmung
mit der Abweichung zwischen der durch den Luftflussmesser 34 erfassten
Einlassluftmenge und der in Schritt S24 bestimmten angeforderten Luftmenge
korrigiert werden.
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Als
Verfahren zum Unterdrücken
einer mit dem Lernen der Position des minimalen Hubs und dem Lernen
der Position des maximalen Hubs assoziierten Änderung des Motordrehmoments
kann ein Verfahren zum Erhöhen
und Vermindern des Motordrehmoments durch fette und magere Luft/Kraftstoff-Verhältnisse
zusätzlich
zu dem oben beschriebenen Verfahren zum Korrigieren der Einlassluftmenge
durch das elektronisch gesteuerte Drosselventil 36 und
den variablen Phasensteuermechanismus 20 und dem oben beschriebenen
Verfahren zum Erhöhen
und Vermindern des Motordrehmoments durch das Korrigieren der Beschleunigungsposition
und der Verzögerungsposition
der Zündzeit
verwendet werden.
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8 ist
ein Flussdiagramm, das eine Ausführungsform
zeigt, in dem eine Änderung
des Motordrehmoments durch das Korrigieren des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses
unterdrückt
wird, während
die Position des minimalen Hubs gelernt wird.
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In
dem Flussdiagramm von 8 sind die Prozesse von Schritt
S1 bis Schritt S6 und Schritt S11 den Prozessen von Schritt S1 bis
Schritt S6 und Schritt S11 in dem Flussdiagramm von 4 ähnlich.
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Wenn
in Schritt S6 bestimmt wird, dass die durch den Luftflussmesser 34 erfasste
Einlassluftmenge geringer als die in Schritt S4 erhaltene erforderliche
Luftmenge ist, wird mit Schritt S301 fortgeschritten.
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In
Schritt S301 wird eine Erhöhungskorrekturgröße γ1 der Kraftstoffeinspritzmenge,
die das Motordrehmoment durch eine Kompensation der Verminderung
der Einlassluftmenge zur Erhöhung
der Motordrehmoments korrigiert, auf der Basis der Differenz zwischen
der durch den Luftflussmesser 34 erfassten Einlassluftmenge
und der in Schritt S4 erhaltenen erforderlichen Luftmenge gesetzt.
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In
Schritt S302 wird die Kraftstoffeinspritzmenge um die Erhöhungskorrekturgröße γ1 erhöhend korrigiert,
um das Luft/Kraftstoff-Verhältnis
fetter zu machen, wodurch das Motordrehmoment erhöht wird.
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Wenn
dagegen in Schritt S6 bestimmt wird, dass die durch den Luftflussmesser 34 erfasste
Einlassluftmenge nicht niedriger als die in Schritt S4 erhaltene
erforderliche Luftmenge ist, wird mit Schritt S303 fortgeschritten.
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In
Schritt S303 wird eine Verminderungskorrekturgröße γ1 der Kraftstoffeinspritzmenge,
die das Drehmoment durch Ausgleichen der Erhöhung der Einlassluftmenge zur
Verminderung des Motordrehmoments korrigiert, auf der Basis einer
Differenz zwischen der durch den Luftflussmesser 34 erfassten Einlassluftmenge
und der in Schritt S4 erhaltenen erforderlichen Luftmenge gesetzt.
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In
Schritt S304 wird die Kraftstoffeinspritzmenge um die Verminderungskorrekturgröße γ1 vermindernd
korrigiert, um das Luft/Kraftstoff-Verhältnis magerer zu machen, wodurch
das Motordrehmoment vermindert wird.
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9 ist
ein Flussdiagramm, das eine Ausführungsform
zeigt, in der die Änderung
in dem Motordrehmoment durch die Korrektur des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses
unterdrückt
wird, während
die Position des maximalen Hubs gelernt wird.
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In
dem Flussdiagramm von 9 sind die Prozesse in Schritt
S21 bis Schritt S26 und Schritt S41 den Prozessen in Schritt S21
bis Schritt S26 und Schritt S41 des Flussdiagramms von 5 ähnlich.
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In
Schritt S401 bis Schritt S404 kann ähnlich wie in Schritt S301
bis Schritt S304 des Flussdiagramms von 8 eine mit
dem Lernen der Position des maximalen Hubs assoziierte Änderung
der Motordrehmoments unterdrückt
werden, indem die Erhöhungskorrektur
und die Verminderungskorrektur der Kraftstoffeinspritzmenge um die
Korrekturgröße γ1 in Übereinstimmung
mit der Differenz zwischen der durch den Luftflussmesser 34 erfassten
Einlassluftmenge und der in Schritt S24 erhaltenen erforderlichen
Luftmenge durchgeführt
werden.
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In
den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen ist der variable
Ventilbetätigungsmechanismus,
in dem das Lernen der Bezugsposition durchgeführt wird, der in 1 und 2 gezeigte variable
Betriebswinkel-Steuermechanismus 10. Alternativ hierzu
kann das Lernen der Bezugsposition in dem variablen Phasensteuermechanismus 20 in Verbindung
mit der Steuerung zum Unterdrücken
der Variation des Motordrehmoments durchgeführt werden. Der variable Ventilbetätigungsmechanismus
ist nicht auf den in 1 bis 3 gezeigte
Mechanismus beschränkt.
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Das
Lernen der Bezugsposition ist nicht auf eine Konfiguration beschränkt, bei
der das Lernen der Bezugsposition an beiden Enden innerhalb des Steuerbereichs
des variablen Ventilbetätigungsmechanismus
durchgeführt
wird. Zum Beispiel kann das Lernen der Bezugsposition in dem variablen
Betriebswinkel-Steuermechanismus 10 nur an der Position
des minimalen Hubs oder an der Position des maximalen Hubs durchgeführt werden.
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Das
mit dem Lernen der Bezugsposition assoziierte Unterdrücken der
Variation des Motordrehmoments kann in Kombination mit der Korrektur
der Einlassluftmenge durch das elektronisch gesteuerte Drosselventil 36,
der Korrektur der Zündzeit
durch die Zündungseinrichtung 37 und
der Korrektur der Kraftstoffeinspritzmenge (des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses)
durch das Kraftstoffeinspritzventil 38 durchgeführt werden.
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Bei
der Steuerung zum Korrigieren der Zündzeit und der Kraftstoffeinspritzmenge
werden vorzugsweise Korrekturlimits der Zündzeit und der Kraftstoffeinspritzmenge
gesetzt.
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Der
gesamte Inhalt der japanischen Patentanmeldung Nr. 2005-034779 vom
10. Februar 2005 ist hier unter Bezugnahme eingeschlossen.
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Die
vorliegende Erfindung wird anhand von bestimmten ausgewählten Ausführungsformen
erläutert,
wobei dem Fachmann deutlich sein sollte, das verschiedene Änderungen
und Modifikationen vorgenommen werden können, ohne dass deshalb der
in den beigefügten
Ansprüchen
definierte Erfindungsumfang verlassen wird.
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Die
vorstehende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen ist lediglich
beispielhaft und schränkt
den durch die beigefügten
Ansprüche und
deren Äquivalente
definierten Erfindungsumfang nicht ein.